DE202019102178U1 - To the load adaptive power supply - Google Patents

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Abstract

Ein an die Belastung adaptives Netzgerät, umfassend:
ein mit dem Leitwiderstand ansteuerbares Brücken-Gleichrichtergerät (100) zum Erzeugen einer Vollwellengleichrichtungs-Ausgangsspannung gemäß einer AC-Eingangsspannung, um eine Belastung (200) anzusteuern, wobei das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät (100) mindestens ein Steuerungsende zum Empfangen mindestens eines Steuersignals zum Steuern eines On-Widerstands des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts (100) während der mindestens einen Halbwelle einer positiven Halbwelle und einer negativen Halbwelle der AC-Eingangsspannung aufweist;
eine Ansteuerungsschaltungseinheit (110), die mit dem mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergerät (100) zum Erzeugen des mindestens einen Steuersignals gemäß einem Pulsmodulationssignal gekoppelt ist;
eine Belastungsleistungsmesseinheit (120) zum Messen einer Leistung der Belastung (200); und
eine digitale Microcontroller-Einheit (130), die mit der Ansteuerungsschaltungseinheit (110) und der Belastungsleistungsmesseinheit (120) gekoppelt ist, um ein Tastverhältnis des Pulsmodulationssignals gemäß der Leistung zum Ansteuern der Ansteuerungsschaltungseinheit (110) zu bestimmen und somit den On-Widerstand des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts (100) gemäß verschiedenen Werten der Leistung einzustellen und dadurch eine Effizienz der Energieumwandlung des an die Belastung adaptiven Netzgeräts zu steigern.

Figure DE202019102178U1_0000
A load adaptive power supply comprising:
a bridge rectifier device (100) drivable with the conductive resistance for generating a full wave rectification output voltage according to an AC input voltage to drive a load (200), the ladder resistance drive bridge rectifier device (100) having at least one control end for receiving at least one of A control signal for controlling an on-resistance of the conductive resistor can be controlled bridge rectifier device (100) during the at least one half-wave of a positive half-wave and a negative half-wave of the AC input voltage;
a drive circuit unit (110) coupled to the resistive bridge drive rectifier (100) for generating the at least one control signal in accordance with a pulse modulation signal;
a load power measuring unit (120) for measuring a power of the load (200); and
a digital microcontroller unit (130) coupled to the drive circuit unit (110) and the load power measurement unit (120) for determining a duty cycle of the pulse modulation signal according to the power for driving the drive circuit unit (110), and thus the on-resistance of the bridge resistance rectifier device (100) controllable by the conduction resistance according to different values of the power and thereby to increase an energy conversion efficiency of the load device adaptive power supply.
Figure DE202019102178U1_0000

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Netzgerät, insbesondere ein an die Belastung adaptives Netzgerät.The present invention relates to a power supply, in particular to a load-adaptive power supply.

Stand der TechnikState of the art

In verschiedenen Anwendungen der Energiewandler sind die Anforderungen an die Effizienz der Energieumwandlung unterschiedlich. Die gegenwärtig bekannten Energieeffizienzgrade können in fünf verschiedene Grade eingeteilt werden: Weiss, Bronze, Silber, Gold, Platin und Titan. Unter diesen fünf verschiedenen Graden ist Titan der höchste Grad, der neben der Anforderung nach höheren Energieeffizienzwerten von 20%, 50% und 100% einer Vollbelastung im Vergleich mit den anderen vier Graden weiter einen strengen Energieeffizienzwert von 10% der Vollbelastung erfordert.In various applications of energy converters, the requirements for the efficiency of the energy conversion are different. The currently known energy efficiency levels can be divided into five different grades: white, bronze, silver, gold, platinum and titanium. Among these five different grades, titanium is the highest grade that, in addition to the requirement for higher energy efficiency values of 20%, 50% and 100% full load compared to the other four grades, still requires a stringent energy efficiency value of 10% full load.

Von den sehr leichten Belastungen bis zu den schweren Belastungen ist es jedoch nicht einfach, die angegebenen Energieeffizienzwerte zu erreichen. Daher bedarf es auf diesem Gebiet eines neuartigen Aufbaus eines Netzgeräts.From very light loads to heavy loads, however, it is not easy to achieve the specified energy efficiency values. Therefore, in this field, a novel construction of a power supply is required.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Offenlegung eines an die Belastung adaptiven Netzgeräts, das mit einer digitalen Microcontroller-Einheit auf eine Leistung einer Belastung reagieren kann, um einen On-Widerstand eines mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts gemäß verschiedenen Werten der Leistung der Belastung von leichten Belastungen bis zu schweren Belastungen einzustellen, um dadurch die Energieeffizienz zu fördern und Energie zu sparen.An object of the present invention is to disclose a load adaptive power supply that can respond to a load on a load with a digital microcontroller unit to provide an on-resistance of a ladder rectifier device drivable with the ladder resistor according to different values of power Adjust the load from light loads to heavy loads, thereby promoting energy efficiency and saving energy.

Zum Erreichen des obengenannten Ziels wird ein an eine Belastung adaptives Netzgerät geschaffen, einschließlich:

  • einem mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergerät zur Erzeugung einer Vollwellengleichrichtungs-Ausgangsspannung gemäß einer AC-Eingangsspannung zum Ansteuern einer Belastung bzw. Last, wobei das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät mindestens ein Steuerungsende zum Empfangen mindestens eines Steuersignals aufweist, um mit diesem Steuersignal einen On-Widerstand des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts während mindestens einer Halbwelle einer positiven Halbwelle und einer negativen Halbwelle der AC-Eingangsspannung zu steuern;
  • einer mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergerät gekoppelte Ansteuerungsschaltungseinheit zur Erzeugung mindestens eines Steuersignals gemäß einem Pulsmodulationssignal;
  • einer Belastungsleistungsmesseinheit zum Messen einer Leistung der Belastung; und
  • einer mit der Ansteuerungsschaltungseinheit und der Belastungsleistungsmesseinheit gekoppelten digitalen Microcontroller-Einheit zum Bestimmen eines Tastverhältnisses des Pulsmodulationssignals gemäß der Leistung zum Ansteuern der Ansteuerungsschaltungseinheit, um den On-Widerstand des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts gemäß verschiedenen Werten der Leistung einzustellen und damit eine Effizienz der Energieumwandlung des an die Belastung adaptiven Netzgeräts zu steigern.
To achieve the above object, a load-adaptive power supply is provided, including:
  • a bridge rectifier device drivable with the conductive resistor for generating a full wave rectification output voltage according to an AC input voltage for driving a load, the bridge resistance rectifier device having at least one control end for receiving at least one control signal to communicate with said control signal to control an on-resistance of the ladder rectifier driveable bridge rectifier during at least one half wave of a positive half cycle and one negative half wave of the ac input voltage;
  • a drive circuit unit, coupled to a bridge rectifier device which can be controlled by the conduction resistance, for generating at least one control signal in accordance with a pulse modulation signal;
  • a load power measuring unit for measuring a power of the load; and
  • a digital microcontroller unit coupled to the drive circuit unit and the load power measurement unit for determining a duty ratio of the pulse modulation signal according to the power for driving the drive circuit unit to adjust the on-resistance of the ladder rectifier driveable bridge rectifier according to different values of the power, and hence an efficiency of To increase energy conversion of the adaptive power supply to the load.

In einem Ausführungsbeispiel besteht das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät aus vier Gleichrichtern, wobei mindestens einer dieser Gleichrichter ein mit dem Leitwiderstand steuerbarer Gleichrichter ist, der über einen variablen On-Widerstand verfügt, der mit einem der mindestens einen Steuersignale gesteuert wird.In one exemplary embodiment, the bridge rectifier device that can be controlled by the conducting resistance consists of four rectifiers, wherein at least one of these rectifiers is a rectifier which can be controlled by the conducting resistance and has a variable on-resistance which is controlled by one of the at least one control signals.

In einem Ausführungsbeispiel besteht der mit dem Leitwiderstand steuerbare Gleichrichter aus einer Diode und einem Transistor, wobei zwei Enden der Diode parallel an einen Kanal des Transistors angeschlossen sind, während ein Steuerungsende des Transistors mit einem der mindestens einen Steuersignale gekoppelt ist.In one embodiment, the variable resistance rectifier is comprised of a diode and a transistor with two ends of the diode connected in parallel to a channel of the transistor while a control end of the transistor is coupled to one of the at least one control signals.

In einem Ausführungsbeispiel wird als Transistor ein Feldeffekttransistor verwendet.In one embodiment, a field effect transistor is used as the transistor.

In einem Ausführungsbeispiel verfügt die digitale Microcontroller-Einheit über eine Speichereinheit, in der ein Steuerprogramm gespeichert ist.In one embodiment, the digital microcontroller unit has a memory unit in which a control program is stored.

Für ein besseres Verständnis der Ziele der vorliegenden Erfindung werden deren Aufbau, innovativen Merkmale und die Leistung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen für die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung dargestellt.For a better understanding of the objects of the present invention, the structure, innovative features and performance thereof will be illustrated by way of preferred embodiments with reference to the attached drawings for the detailed description of the present invention.

Figurenlistelist of figures

  • 1 stellt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines an eine Belastung adaptiven Netzgeräts der vorliegenden Erfindung dar. 1 FIG. 12 illustrates a block diagram of one embodiment of a load adaptive power supply of the present invention. FIG.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEWAYS TO CARRY OUT THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die 1 stellt ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines an eine Belastung adaptiven Netzgeräts der vorliegenden Erfindung dar. Wie in der 1 gezeigt, besteht das an die Belastung adaptive Netzgerät aus einem mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergerät 100, einer Ansteuerungsschaltungseinheit 110, einer Belastungsleistungsmesseinheit 120 und einer digitalen Microcontroller-Einheit 130.The 1 FIG. 4 illustrates a block diagram of one embodiment of a load adaptive power supply of the present invention 1 shown, the adaptive power supply to the load consists of a controllable with the flow resistance bridge rectifier device 100 a drive circuit unit 110 , a load power measurement unit 120 and a digital microcontroller unit 130 ,

Das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät 100 ist zum Erzeugen einer Vollwellengleichrichtungs-Ausgangsspannung VREC gemäß einer AC-Eingangsspannung VAC konfiguriert, um eine Belastung 200 anzusteuern, wobei das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät 100 mindestens ein Steuerungsende zum Steuern von dessen On-Widerstand während mindestens einer Halbwelle einer positiven Halbwelle und einer negativen Halbwelle der AC-Eingangsspannung VAC gemäß mindestens einem Steuersignal SW aufweist. In einem Ausführungsbeispiel besteht das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät 100 aus vier Gleichrichtern (in der 1 nicht gezeigt), wobei mindestens einer der Gleichrichter ein mit dem Leitwiderstand steuerbarer Gleichrichter ist, d.h. der mindestens eine der Gleichrichter hat einen variablen On-Widerstand, der mit einem der mindestens einen Steuersignale gesteuert wird. Beispielsweise kann der mit dem Leitwiderstand steuerbare Gleichrichter aus einer Diode und einem Transistor bestehen, wobei zwei Enden der Diode parallel mit einem Kanal des Transistors verbunden sind, während ein Steuerungsende des Transistors mit einem Steuersignal SW gekoppelt ist. Für die möglichen Ausführungsbeispiele kann als Transistor ein Feldeffekttransistor oder ein anderer Netzschalter mit drei Klemmen verwendet werden.The controllable bridge resistance rectifier device with the guide resistance 100 is for generating a full wave rectification output voltage V REC according to an AC input voltage V AC configured to be a burden 200 to control, with the controllable bridge resistance rectifier device 100 at least one control end for controlling its on-resistance during at least one half wave of a positive half cycle and one negative half cycle of the AC input voltage V AC according to at least one control signal SW. In one embodiment, the bridge resistance rectifier device that can be controlled by the conductive resistor is used 100 from four rectifiers (in the 1 not shown), wherein at least one of the rectifiers is a controllable with the guide resistor rectifier, that is, the at least one of the rectifier has a variable on-resistance, which is controlled with one of the at least one control signals. For example, the variable resistor controllable rectifier may consist of a diode and a transistor, wherein two ends of the diode are connected in parallel with a channel of the transistor, while a control end of the transistor is coupled to a control signal SW. For the possible embodiments, as a transistor, a field effect transistor or another power switch with three terminals can be used.

Die Ansteuerungsschaltungseinheit 110 ist mit dem mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergerät 100 gekoppelt und ist zum Erzeugen des mindestens einen Steuersignals SW gemäß einem Pulsmodulationssignal PWM konfiguriert.The drive circuit unit 110 is with the controllable with the guide resistance bridge rectifier device 100 and is configured to generate the at least one control signal SW in accordance with a pulse modulation signal PWM.

Die Belastungsleistungsmesseinheit 120 ist zum Messen einer Leistung PL der Belastung 200 und zum Senden der Informationen der Leistung PL an die digitale Microcontroller-Einheit 130 konfiguriert.The load power measuring unit 120 is for measuring a performance P L the burden 200 and to send the information of the performance P L to the digital microcontroller unit 130 configured.

Die digitale Microcontroller-Einheit 130 verfügt über eine Speichereinheit, in der ein Steuerprogramm gespeichert ist, wobei diese Speichereinheit mit der Ansteuerungsschaltungseinheit 110 und der Belastungsleistungsmesseinheit 120 gekoppelt ist, um ein Tastverhältnis des Pulsmodulationssignals PWM gemäß der Leistung PL zum Ansteuern der Ansteuerungsschaltungseinheit 110 zu bestimmen, um den On-Widerstand des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts 100 gemäß verschiedenen Werten der Leistung PL einzustellen und somit die Effizienz der Energieumwandlung des Netzgeräts zu verbessern.The digital microcontroller unit 130 has a memory unit in which a control program is stored, this memory unit having the drive circuit unit 110 and the load power measuring unit 120 is coupled to a duty cycle of the pulse modulation signal PWM according to the power P L for driving the drive circuit unit 110 to determine the on-resistance of the resistive bridge drive rectifier 100 according to different values of the power P L and thus improve the efficiency of the power conversion of the power supply.

Wie dies aus dem oben beschriebenen Design hervorgeht, kann das an die Belastung adaptive Netzgerät der vorliegenden Erfindung auf eine Leistung einer Belastung durch eine digitale Microcontroller-Einheit reagieren, um einen On-Widerstand eines mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts gemäß verschiedenen Werten der Leistung der Belastung von einer leichten Belastungen bis zu einer schweren Belastungen einstellen und somit die Energieeffizienz steigern und Energie sparen.As apparent from the design described above, the load adaptive power supply of the present invention may respond to a load of a digital microcontroller unit to provide an on-resistance of a ladder rectifier driveable bridge rectifier according to different values of power adjust the load from a light load to a heavy load, thus increasing energy efficiency and saving energy.

Trotz der Beschreibung der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels und in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele ist selbstverständlich, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf eingeschränkt ist. Vielmehr sollen unterschiedliche Modifikationen und ähnliche Anordnungen und Vorgänge mit einbezogen werden, wobei der Umfang der angehängten Schutzansprüche im weitesten Sinn betrachtet werden sollen, um sämtliche solche Modifikationen und ähnliche Anordnungen und Vorgänge mit in den Umfang einzubeziehen.In spite of the description of the present invention by way of example and with reference to the preferred embodiments, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. Rather, various modifications and similar arrangements and processes are to be included, the scope of the appended claims in the broadest sense should be considered to include all such modifications and similar arrangements and operations in the scope.

Als Zusammenfassung der obenstehenden Beschreibung wird mit der vorliegenden Erfindung die Leistung im Vergleich mit dem Aufbau nach dem Stand der Technik verbessert.In summary of the above description, the present invention improves performance as compared with the prior art structure.

Claims (5)

Ein an die Belastung adaptives Netzgerät, umfassend: ein mit dem Leitwiderstand ansteuerbares Brücken-Gleichrichtergerät (100) zum Erzeugen einer Vollwellengleichrichtungs-Ausgangsspannung gemäß einer AC-Eingangsspannung, um eine Belastung (200) anzusteuern, wobei das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät (100) mindestens ein Steuerungsende zum Empfangen mindestens eines Steuersignals zum Steuern eines On-Widerstands des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts (100) während der mindestens einen Halbwelle einer positiven Halbwelle und einer negativen Halbwelle der AC-Eingangsspannung aufweist; eine Ansteuerungsschaltungseinheit (110), die mit dem mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergerät (100) zum Erzeugen des mindestens einen Steuersignals gemäß einem Pulsmodulationssignal gekoppelt ist; eine Belastungsleistungsmesseinheit (120) zum Messen einer Leistung der Belastung (200); und eine digitale Microcontroller-Einheit (130), die mit der Ansteuerungsschaltungseinheit (110) und der Belastungsleistungsmesseinheit (120) gekoppelt ist, um ein Tastverhältnis des Pulsmodulationssignals gemäß der Leistung zum Ansteuern der Ansteuerungsschaltungseinheit (110) zu bestimmen und somit den On-Widerstand des mit dem Leitwiderstand ansteuerbaren Brücken-Gleichrichtergeräts (100) gemäß verschiedenen Werten der Leistung einzustellen und dadurch eine Effizienz der Energieumwandlung des an die Belastung adaptiven Netzgeräts zu steigern.A load adaptive power supply, comprising: a bridge resistance rectifier device (100) for generating a full wave rectification output voltage according to an AC input voltage to drive a load (200), the resistive bridge drive rectifier device (100) 100) at least one control end for receiving at least one control signal for controlling an on-resistance of the resistive bridge drive rectifier device (100) during the at least one half wave of a positive half cycle and one negative half cycle of the AC input voltage; a drive circuit unit (110) coupled to the resistive bridge drive rectifier (100) for generating the at least one control signal in accordance with a pulse modulation signal; a load power measuring unit (120) for measuring a power of the load (200); and a digital microcontroller unit (130) coupled to the drive circuit unit (110) and the load power measurement unit (120) for determining a duty cycle of the pulse modulation signal according to the power for driving the drive circuit unit (110), and thus the on-resistance of adjusting the conductance resistance bridge rectifier apparatus (100) according to different values of the power and thereby increasing an energy conversion efficiency of the load adaptive power supply. Das an die Belastung adaptive Netzgerät nach Anspruch 1, wobei das mit dem Leitwiderstand ansteuerbare Brücken-Gleichrichtergerät (100) aus vier Gleichrichtern besteht und dabei mindestens einer der Gleichrichter ein mit einem Leitwiderstand steuerbarer Gleichrichter mit einem variablen On-Widerstand, der mit einem der mindestens einen Steuersignale gesteuert wird, ist.The adaptive power supply to the load Claim 1 wherein the bridge rectifier device (100) which can be controlled by the conducting resistance consists of four rectifiers and in which at least one of the rectifiers is a variable resistor which can be controlled by a conducting resistance and has a variable on-resistance which is controlled by one of the at least one control signals. Das an die Belastung adaptive Netzgerät nach Anspruch 2, wobei der mit dem Leitwiderstand steuerbare Gleichrichter aus einer Diode und einem Transistor besteht, und zwei Enden der Diode parallel mit einem Kanal des Transistors verbunden ist, während ein Steuerungsende des Transistors mit einem der mindestens einen Steuersignale gekoppelt ist.The adaptive power supply to the load Claim 2 wherein the variable resistance rectifier comprises a diode and a transistor, and two ends of the diode are connected in parallel with a channel of the transistor while a control end of the transistor is coupled to one of the at least one control signals. Das an die Belastung adaptive Netzgerät nach Anspruch 3, wobei als Transistor ein Feldeffekttransistor verwendet wird.The adaptive power supply to the load Claim 3 , wherein as a transistor, a field effect transistor is used. Das an die Belastung adaptive Netzgerät nach Anspruch 1, wobei die digitale Microcontroller-Einheit (130) über eine Speichereinheit verfügt, in der ein Steuerprogramm gespeichert ist.The adaptive power supply to the load Claim 1 wherein the digital microcontroller unit (130) has a memory unit in which a control program is stored.
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